一种用于Wi-SUN网络测试的嗅探抄控设备及方法与流程

本发明涉及嵌入式技术领域，尤其是涉及一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控设备及方法。

背景技术：

对于wi-sun网络，现在缺少可以用于前期网络评估和后期问题分析的相关设备，传统的sniffer设备并不适用于wi-sun这种跳频网络。而对于已经组网的节点来说，想要与他通信，以往只能先加入这个网络，获取到目的节点的ipv6地址后才能通过udp或tcp与之通信，且通信的路径都是先要到主节点root，再由root转发数据，且sniffer的功能和点对点通信并没有集成在一个设备上。

在现有的技术中，首先对于wi-sun网络而言，工作在跳频模式下，如果不入网是无法抓取到空中信息的，wi-sun的每个节点都有自己的监听列表和时序，在各个时间点每个节点都在自己的监听列表中通信，如果想与这个节点通信需要获取该节点的监听信道列表并通过算法获知该时间点这个节点应该在哪个信道，就去对应信道发送，但是sniffer作为第三个接收方，显然是无法获知目前空中有的信号在哪个信道的。图1是wi-sun网络节点的监听示意图，node1和node2都在自己的信道列表监听，在t0时刻node2需要跟node1通信，需要先跳到node1此时所在的chan6信道然后再开始发送数据，由此可见node2发送数据的信道与它的目的节点有关、也与时间点有关，作为sniffer是事先获取这两个参数的。且对于用于后期问题排查和调试的抄控设备，以往需要先入网才能与目的节点通信或配置，这个过程复杂且受网络影响很大，且信息需要先到root再转发到对应的node，时效性很差。由于出问题的节点可能本身就无法正常入网，所以这种方式并不适用于所有的问题。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种无线mesh网络信道分配方法、装置及电子设备”，其公告号cn109640394b，其中方法包括：判断当前节点是否为无线mesh网络的拓扑结构的中心节点；获得无线mesh网络的网络状态信息；利用无线mesh网络的网络状态信息以及第一预设公式，确定无线mesh网络中每条链路的链路权重；利用无线mesh网络的网络状态信息以及第二预设公式，确定无线mesh网络中每两条链路组成的链路对的冲突系数；针对每一条链路，对该链路的两个端节点的可用信道集合取交集，得到该链路的可用信道集合；针对每一条链路，利用包含该链路的链路对的冲突系数、该链路的链路权重以及该链路的可用信道集合，确定使得当前网络冲突函数最小时该链路的目标信道。该方法中需要先入网才能与目的节点进行通信，链路对应可用信道过程中需要先到root再转发对应node，时效性差，无法解决不入网情况下抓取信息存在的问题。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术的传统设备不适用跳频网络、通信困难的问题，提供一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控设备及方法，本发明可以用于wi-sun网络前期布网时候的信号分析，用于选择节点位置以及测试某处是否可以覆盖到wi-sun网络信号，并且可以用于后期问题分析，在不入网的情况下与节点进行点对点通信，获取和配置节点信息，与节点做数据通信。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控方法，所述方法包括两种模式，包括sniffer模式和抄送器模式，上位机根据通信需求进行模式选择；

所述sniffer模式基于对wi-sun网络在整个网络所有时间段都会发送的4种帧做检测以此来获取提取网络信息，评估网络质量；

抄送器模式在不入网情况下建立本地链路通信连接后进行通信。

本发明不入网的情况下能够抓取到该wi-sun网络的基本信息，以此可以判断该wi-sun网络在某个地区的覆盖情况或者协助分析节点问题。

作为优选，所述sniffer模式包括以下步骤：

a1、进入监听状态，当检测到帧类型错误时进入a3；

a2、判断是否收到数据，当收到数据时进入a3，未收到数据则重新判断是否收到数据；

a3、判断帧类型，所述帧类型包括pa、pas、pc和pcs四种类型，根据帧类型进行通信处理。

作为优选，a3中帧类型为pa的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型、pancost和网络名称；a3中帧类型为pas的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型、pancost和网络名称；a3中帧类型为pc的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型和网络名称；a3中帧类型为pcs的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型和网络名称。

如在某个地点通过抓取周围的广播帧，通过该广播帧可以提取到该网络的网络名称、panid、已经发送该广播帧的设备的pancost等参数，通过这些参数可以预判该点的节点是否能够正常入网。

作为优选，所述抄送器模式包括以下步骤：

b1、关闭入网流程；

b2、等待写入目的mac地址；

b3、mac地址转换为本地ipv6地址；

b4、建立连接；

b5、判断是否连接成功，若是则进行下一步，若否则返回上一步重新建立连接；

b6、进行通信。

作为优选，所述b3包括以下步骤：

b31、确定mac地址为6字节，48位，节点标识符eui-48；

b32、在节点第三位和第四位之间插入0xff和0xfe，形成eui-64地址；

b33、u位被取反，u位是第一字节第七位；

b34、增加前缀；

b35、中间补0。

作为优选，所述b31中mac地址为8字节时直接取反。

一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控设备，采用用于wi-sun网络测试的嗅探抄控方法，包括硬件、嵌入式软件及pc端上位机，嵌入式软件用于信号探测、建立本地链路通信通道和在通道上进行数据收发，硬件通过串口与pc端上位机连接，pc端上位机用于展示信号探测及对设备的配置与数据输入进行显示。

对于有问题的不能正常入网的节点，可以在通过抓取该节点的广播请求帧判断该节点是否有在请求入网、以及该节点的网络名称是否正确等，以此盘分析该节点出现问题的原因，无需通过硬件连接的方式去获取这些信息。

作为优选，硬件包括相互连接的wi-sun芯片、电源转换模块和射频电路模块。

因此，本发明具有如下有益效果：

1.在不入网的情况下能够抓取到该wi-sun网络的基本信息，以此可以判断该wi-sun网络在某个地区的覆盖情况或者协助分析节点问题；

2.对于有问题的不能正常入网的节点，可以在通过抓取该节点的广播请求帧判断该节点是否有在请求入网、以及该节点的网络名称是否正确等，以此盘分析该节点出现问题的原因，无需通过硬件连接的方式去获取这些信息；

3.在与网络中的节点建立本地链路通信链接，实现对该节点的通信和配置功能，不需要有入网的流程，信号流不需要经过主节点root再回到目的节点，而是直接与对应node建立通信，搭配与node的定制协议，可以实现数据通信、抄表、配置、读取参数等功能，可以用于现场抄表现场配置和问题排查等。

附图说明

图1是现有技术的wi-sun网络节点的监听示意图。

图2是本实施例的工作流程图。

图3是本实施例的结构框图。

图4是本实施例的抄送器模式的通信链路示意图。

图中：1、pc端上位机2、硬件21、wi-sun芯片22、电源转换模块23、射频电路模块3、嵌入式软件。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1：

本实施例提供一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控方法，如图2所示，所述方法包括两种模式，包括sniffer模式和抄送器模式，上位机根据通信需求进行模式选择；

所述sniffer模式基于对wi-sun网络在整个网络所有时间段都会发送的4种帧做检测以此来获取提取网络信息，评估网络质量；

抄送器模式在不入网情况下建立本地链路通信连接后进行通信。

本发明不入网的情况下能够抓取到该wi-sun网络的基本信息，以此可以判断该wi-sun网络在某个地区的覆盖情况或者协助分析节点问题。

作为优选，所述sniffer模式包括以下步骤：

a1、进入监听状态，当检测到帧类型错误时进入a3；

a2、判断是否收到数据，当收到数据时进入a3，未收到数据则重新判断是否收到数据；

a3、判断帧类型，所述帧类型包括pa、pas、pc和pcs四种类型，根据帧类型进行通信处理；

a3中帧类型为pa的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型、pancost和网络名称；a3中帧类型为pas的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型、pancost和网络名称；a3中帧类型为pc的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型和网络名称；a3中帧类型为pcs的处理方式为提取发送的源地址、panid、帧类型和网络名称。

作为优选，所述抄送器模式包括以下步骤：

b1、关闭入网流程；

b2、等待写入目的mac地址；

b3、mac地址转换为本地ipv6地址；

b4、建立连接；

b5、判断是否连接成功，若是则进行下一步，若否则返回上一步重新建立连接；

b6、进行通信。

作为优选，所述b3包括以下步骤：

b31、确定mac地址为6字节，48位，节点标识符eui-48；

b32、在节点第三位和第四位之间插入0xff和0xfe，形成eui-64地址；

b33、u位被取反，u位是第一字节第七位；

b34、增加前缀；

b35、中间补0。

作为优选，所述b31中mac地址为8字节时直接取反。

本实施例还相应的提供了一种用于wi-sun网络测试的嗅探抄控设备，如图3所示，采用用于wi-sun网络测试的嗅探抄控方法，包括硬件2、嵌入式软件3及pc端上位机1，嵌入式软件用于信号探测、建立本地链路通信通道和在通道上进行数据收发，硬件通过串口与pc端上位机连接，pc端上位机用于展示信号探测及对设备的配置与数据输入进行显示；作为优选，硬件包括相互连接的wi-sun芯片21、电源转换模块22和射频电路模块23。

实施例2

本实施例其余部分与实施例1相同，但步骤b3中mac地址为：“00:30:48:2a:19:89”

b31、在第三位和第四位之间插入0xff，0xfe，行程eui-64地址，即“00:30:48:ff:fe:2a:19:89”

b32、接着u位被取反,即00的第七位取反，变为02，所以“02:30:48:ff:fe:2a:19:89”

b33、增加前缀，我们一般是链路本地单播地址，其前缀为0xfe80，即“fe:80:02:30:48:ff:fe:2a:19:89”

b34、补0，即“fe80::230:48ff:fe2a:1989”。

本发明的sniffer功能是基于对wi-sun网络在整个网络所有时间段都会发送的4种帧做检测以此来获取提取网络信息，评估网络质量。在wi-sun网络建立前后，会有与节点入网有关的4种帧在网络中定时发送，而且由于新节点并不知道这个网络的信道列表，所以这4个帧会在所有信道发送，基于这个特征，我们只需要去嗅探这4个帧，就可以对这个网络进行评估。这4个帧分别是广播帧（pa）、广播请求帧（pas）、配置帧（pc）和配置请求帧（pcs）。

另外对于抄送器模式，由于wi-sun网络是基于ipv6的网络，所有节点的ipv6地址是由主节点root分配，所以不入网的话是无法获取该信息的，但是可以通过本地链路地址建立连接，本地链路地址是由节点的mac地址生成，只能用于单级通信不能用于路由转发，由此与目标节点建立通信链路实现通信，如图3所示，root和3个node组成一个网络，抄控器在不入网的情况下与node3建立本地链路通信链接，之后进行通信。

本发明在不入网的情况下能够抓取到该wi-sun网络的基本信息，以此可以判断该wi-sun网络在某个地区的覆盖情况或者协助分析节点问题；如在某个地点通过抓取周围的广播帧，通过该广播帧可以提取到该网络的网络名称、panid、已经发送该广播帧的设备的pancost等参数，通过这些参数可以预判该点的节点是否能够正常入网；

另外对于有问题的不能正常入网的节点，可以在通过抓取该节点的广播请求帧判断该节点是否有在请求入网、以及该节点的网络名称是否正确等，以此盘分析该节点出现问题的原因，无需通过硬件连接的方式去获取这些信息。

本发明在与网络中的节点建立本地链路通信链接，实现对该节点的通信和配置功能，无需入网的流程，信号流不需要经过主节点root再回到目的节点，而是直接与对应node建立通信，搭配与node的定制协议，可以实现数据通信、抄表、配置、读取参数等功能，可以用于现场抄表现场配置和问题排查。

本发明已经有样品可以使用，在模拟条件下，可以有效帮助wi-sun网络的用户做前期布网的分析和后期问题的排查，对于出现问题的节点，可以节约60%的时间判断是否是由于信号质量或者网络配置不对等问题造成的入网不成功；对于前期布网的时候，sniffer可以有效判断某个地点是否适合放置节点，是否需要在周围放置中继，整个布网的成功率得到明显提高。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。